CN110708128A - 用于机动车辆的射频接收链自测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机动车辆的射频接收链自测试的方法，该射频接收链包括接收天线(21)、接着是接收放大器(22)、以及通过射频电缆(23)联接到所述接收放大器的解调器(24)。该方法包括在所述解调器的控制下激活(102)可以是寄生源的射频源，以发射测试射频信号，该测试射频信号具有各个基本已知电平的一个或多个谐波，该谐波在调谐器的工作频带中。在射频接收链对无线电接收的影响、由接收天线接收并由接收链传导(103)到解调器的谐波的基础上，解调器确定解调器上游的射频接收链的无线电性能。

Description

用于机动车辆的射频接收链自测试的方法

技术领域

本发明一般涉及机动车辆上的射频接收器，并且更特别地涉及机动车辆的射频接收链自测试的方法。

背景技术

用于机动车辆的收音机或汽车收音机允许通过赫兹途径接收无线电节目。广播公司在射频(RF)信号的形式下发射这些无线电节目。这些RF信号以或多或少复杂的方式由“听觉频率”范围内的信号调制，该听觉频率”范围在声学中是指人类可听到的频率介于20Hz至20kHz之间的信号。

从历史上看，第一个这样用无线电广播的信号是模拟信号，特别是在调制幅度(AM，代指英语中“幅度调制(Amplitude Modulation)”)、调制长波或GO(150kHz-300kHz)、或者调制短波或PO(525kHz-1605kHz)。

然后，在VHF频段II(87.5-108MHz或在日本的76-108MHz频段中)引入了频率调制(FM，代指英文中的“频率调制(Frequency Modulation)”)。

最近，DAB+(代指英文中的“数字无线电广播”，其涉及数字地面无线电或RNT)数字无线电格式允许广播公司添加诸如文本、图像甚至视频之类的信息。所使用的载波频率是VHF频带III(174-240MHz)。所使用的调制是相移键控(PSK，代指英文中“相移键控(phase-shift keying)”)，其旨在仅通过以多个子载波形式的正交频分数字信号编码方法(OFDM，代指英文中“正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing)”)经由参考信号(载波)的相位来传送二进制信息，该正交频分数字信号编码方法提供了对由多个路径引起的符号间衰减和符号间干扰的良好免疫性。

因此，无论模拟或数字调制如何，通过由不同频带中的射频(RF)信号承载来接收有用的声音信息。这些RF信号被解调，也就是说，有用的声音信息由调谐器带回基带。因此，调谐器是负责解调RF信号以接收他选择的电台的设备，在用户可选择的各种信道上接收该RF信号。

通常的汽车收音机包括至少一个AM/FM模拟调谐器和至少一个DAB+数字调谐器。在高端汽车收音机中，额外的调谐器负责更新列表和预搜索电台。

此外，较新的汽车收音机通常包括允许使用移动电话的蓝牙技术，例如免提操作或播放存储在驾驶员或乘客的移动电话中的音频文件。Bluetooth^TM是通过使用代指“工业、科学和医疗(Industrial、Scientific and Medical)”的ISM频段(2400-2483.5MHz)中的UHF无线电波来进行非常短距离双向数据交换的通信标准，鉴于低传输功率和低干扰风险，其运行不需要行政许可。因此，汽车收音机包括2.4GHz数字无线电调谐器，以解调蓝牙信号。

较新的汽车收音机还允许通过集成的3G/LTE/4G接收器连接到互联网，或者更一般地通过与例如移动电话、或者驾驶员或车辆的乘客中的一个的连接的平板电脑共享的Wi-Fi连接(IEEE 802.11和ISO/IEC 8802-11标准)而连接到互联网。Wi-Fi信号是5GHz的SHF无线电频带(802.11a标准，也称为Wi-Fi 5)或2.4GHz的ISM频带中的无线电信号。所使用的调制根据无线电条件：BPSK、QPSK或QAM调整。因此，汽车收音机包括有时称为“互联网调谐器”的Wi-Fi数字无线电调谐器。

另外，车辆的GPS(“全球定位系统”)接收器接收并解调由卫星通过一个或多个精确定日的伪随机码并通过导航消息而在两个L1(1575.42MHz)和L2(1227.60MHz)频率上发射的信号，在相位(BPSK，代指“二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying)”)上调制这两个L1和L2频率。尤其是，给定共享人机接口或公共HMI(或HMI，代指英文中“人机接口(Human-Machine Interface)”)的显示屏幕，以向用户返还信息。GPS系统和汽车收音机是当前机动车辆中同一多媒体系统的一部分。

总之，最近的机动车辆包括：多个无线电接收链，其中模拟和数字调谐器适于接收无线电节目；还有蓝牙和Wi-Fi接收器；以及其他如GPS接收器等。支持接收远远超出广播节目的信息，并使汽车收音机成为用于娱乐、通信(语音和数据)和导航的真正多媒体手机。

无线电接收链包括接收天线、接着是通过电缆联接到调谐器的接收放大器。

在现有技术中，调谐器通过执行直流电流中的开路/闭合电路检测来完成对安装的验证，这种检测允许验证调谐器、电缆和放大器的正确连接。但是，未验证天线的正确连接，并且未验证整个链的无线电性能。

文献CA 2204679和WO 200889574公开了一种方法，其用于通过包括射频发射器的设备来自测试，但是这些自测试不受调谐器/解调器的控制。

发明内容

本发明提出一种用于机动车辆的射频接收链自测试的方法，该射频接收链包括接收天线、接着是接收放大器、以及通过射频电缆联接到该接收放大器的解调器，该方法包括：

-在解调器的控制下激活射频源以发射测试射频信号，测试射频信号具有各个基本已知电平的一个或多个的谐波，谐波在调谐器的工作频带中，接收天线能够接收测试射频信号；

-在射频接收链对无线电接收的影响、由接收天线接收并由接收链传导到解调器的谐波的基础上，由解调器确定解调器上游的射频接收链的无线电性能。

由于本发明而可以通过使用由车辆自身产生的已知无线电信号(寄生或非寄生)来执行整个射频接收链的自测试。因此，实现对整个接收链的无线电性能的测试，并且不再像现有技术中那样仅对直流电流链的部分覆盖。

单独或组合采用的实施例进一步提供：

-发射测试射频信号的射频源可以包括解调器内部的射频发射器，其适于在调谐器的工作频带中产生一个或多个谐波；

-射频发射器可以包括产生射频信号的振荡器，该射频信号具有给定频率的主谐波和频率为主谐波频率的倍数的次谐波；

-射频发射机还可以包括扩频装置，用于扩展振荡器产生的射频信号的频谱；

-发射测试射频信号的射频源可以是调谐器可控制的车辆设备内的寄生源，其适用于产生测试射频信号，该测试射频信号具有一个或多个谐波，该谐波在调谐器的工作频带中；

寄生源可以是将解调器连接到机动车辆的人机接口的显示屏的电缆，然后，解调器通过控制在显示屏上显示确定的图像而使得通过电缆发射测试射频信号；

包含寄生源的机动车辆的设备可以是如第三高位制动灯或后视摄像机的设备，其设置在接收天线附近的车辆后部处，该接收天线设置在后窗中或在机动车辆的后侧板的侧窗玻璃中，而解调器通过控制设备运行而使得寄生源发射测试射频信号。

在第二方面中，本发明还涉及一种包括指令的计算机程序产品，当该程序由计算机运行时，该指令使该计算机实施根据上述第一方面的方法的所有步骤。该计算机程序产品包括存储在通过机器可读的存储介质上的一个或多个指令序列，该机器包括计算机的处理器。

在第三方面中，本发明还涉及一种射频解调器，其包括用于实施根据第一方面的方法的装置。

本发明的第四且最后一方面最终涉及一种机动车辆，其包括射频接收链，该射频接收链具有根据上述第三方面的射频解调器。

附图说明

通过阅读下面的描述，本发明的其他特征和优点将显现。该描述是纯粹说明性的并应该对照附图来阅读，在附图中：

-图1是示出根据机动车辆中的布置示例的汽车收音机的人机接口的示意图；

-图2是可应用自动测试方法的射频通道RF的主要元件的功能图；

-图3示出了应用于图1的接收链的根据当前技术的自测试技术的实施示例；

-图4示出了对应用于图1的接收链的根据本发明的自测试方法的实施；

-图5是示出了根据本发明的方法实施例的步骤图；并且

-图6是机动车辆的后部的示意图，其示出了可用于实施自测试方法的车辆的设备的布置示例。

具体实施方式

在以下对实施例的描述中且在所附图例中，相同的元件或相似的元件具有与附图相同的数字附图标记。

以下将在机动车辆的汽车收音机的无线电接收链的非限制性背景下描述本发明的实施例。本发明当然完全不受限于该示例。本发明适用于车辆中存在的所有无线电接收链。

图1示出了设置在机动车辆的仪表板处的汽车收音机1。汽车收音机1包括人机接口10或IHM(或HMI，代指英文中的“人机接口(Human-Machine Interface)”)，其具有显示屏11和控制及调节按钮12。

按钮12设置成由驾驶员轻松地通过手致动，并且屏11用于显示例如可用的频道、与正在接听或接下来要接听的无线电广播节目相关的名称和其他信息、用于调节并配置汽车收音机1的信息等。这一般是多功能屏，因此被用于其他功能，如GPS导航、电话使用、互联网浏览等。

因此，最新的汽车收音机设置有三种无线电接收链，即三种无线电调谐器：AM/FM模拟无线电调谐器、DAB+数字无线电调谐器、以及用于接收通过互联网广播的广播节目的Wi-Fi的互联网数字无线电调谐器。

参照图2的功能示意图，机动车辆的射频接收链包括接收天线21，其适用于在射频域中接收无线信号。天线与接收放大器21形成信号链接，其适用于放大通过天线21接收的射频信号。如果必要，将放大限制在对应于可通过用户选择的信道的某些频带，并且相反地，拒绝位于该频带之外的接收信号的射频频谱中所存在的能量。射频链还包括解调器或调谐器24。调谐器24通过射频电缆23联接到接收放大器22的输出，以接收由天线21接收并由放大器22放大的射频信号。

接收放大器位于最靠近接收天线的位置，以便尽可能早地提高信噪比(S/N)。根据车辆中天线以及调谐器的布置限制，射频电缆可具有不可忽视的长度。例如，调谐器通常安装在车辆的仪表板处的汽车收音机中，因此更确切地说在车辆的前部，然而天线通常设置在车辆的后部窗户中，在该车辆的后部窗户处，天线免遭由主要位于前部的车辆部件产生的冲击和电磁干扰。

当在车辆的中安装包括接收链的系统时，即在车辆的组装工厂实现对此处所考虑的示例中的汽车收音机的安装时，通常执行接收链的安装验证测试。

通常，该验证测试由调谐器本身(而这就是为什么被称为自测试)通过检测直流电中最常见的故障来完成，该常见的故障是“开路”或“短路”类型的。

参照图3的功能示意图，根据当前技术的自测试在于，通过连续电压源31、冲击电阻器33、冲击电感器35而在调谐器24侧注入直流电流，因此，注入的直流电流通过串联装配的冲击电感器34和冲击电阻器32而在放大器22侧放电到地。直流电流的通过意味着所穿过的元件的正确连接。因此，该自测试允许验证调谐器、电缆和放大器的正确连接(例如没有开路和接地短路)。

然而，未验证天线的正确连接，并且未验证整个射频接收链的射频性能。然而，许多其他安装故障会影响这些性能，例如：

-射频电缆23的连接器的确确保了直流电流的通过连续性，但是，由于阻抗断裂而在无线电频率上提供不令人满意的性能，该阻抗断裂沿着射频电缆23产生反射；

-在射频电缆通过车辆的路径中的某些点处被“挤压”的射频电缆的确允许直流电流通过，但提供降低的RF性能；

-放大器22在正确的频率上不具有良好的增益；

-等等。

根据本发明的实施例的自测试方法允许克服以上描述的当前技术的自测试方法的这个缺点。

现在将参照图4的功能示意图和图5的步骤图描述该方法的实施示例。

通过调谐器本身来实现自测试，并且可以在工厂中例如在车辆的组装链的末端启动该自测试。自测试的启动在图5的步骤图中标注为101。

在102中，调谐器24控制射频源的激活。该激活引起测试射频信号40的发射，测试信号可以是或不是寄生信号，具有各个基本已知电平的一个或多个谐波。这种测试信号40的谐波的先验知识来自先前实现、实验室中和/或在测试车辆上进行的对器件的校准。测试信号的谐波处于调谐器的工作频率带中。

测试信号40能够由接收天线接收。这尤其意味着产生测试信号的射频源距离天线不太远，并且/或者测试信号40朝向天线的辐射不受电磁障碍物的阻碍，该电磁障碍物能够在自由场中屏蔽这种传播。

在103中，测试信号40随后由测试中的射频接收链的接收天线21接收。测试信号40的谐波由射频放大器23放大并通过接收链传导到调谐器24。

在104中，基于射频接收链对无线电接收的影响、通过接收天线接收的测试射频信号40的谐波，调谐器24确定上游的射频接收链(包括天线21、放大器22和射频电缆23)的无线电性能。

因此，自测试通过由车辆自身产生的已知无线电信号(寄生的或不是)而包含完整的射频接收链。因此，实现了对整个接收链的无线电性能的测试，而不再如现有技术中那样仅对直流电流链部分覆盖。

在实施例中，发射测试射频信号40的射频源可包括解调器中的内部射频发射器，其适用于在调谐器的工作频率带中产生一个或多个谐波。

该射频发射器可以是小的专用振荡器(在附图中未示出)，其能够产生具有给定频率的主谐波和一定频率的二次谐波并落入调谐器的工作频率带的射频信号，该二次谐波的频率是主谐波的频率的倍数。此外，这种射频发射器可包括扩频装置，其用于扩展由振荡器产生的射频信号的频谱。扩频通常使用由XOR逻辑门(即异或门)产生的伪随机序列，以将窄带信号扩展成相对宽带信号。接收器通过使接收信号与该伪随机序列的复制相互关联来恢复原始信号。

然而，优选地，利用调谐器23中已经存在的装置，如工作在例如1MHz的开关电源(在图中未示出)，其少量的谐波落在例如FM频带中。

在其他实施示例中，发射测试射频信号的射频源可以是可通过调谐器控制的机动车辆的设备内的寄生源，其适用于产生具有位于调谐器的工作频率带中的一个或多个谐波的测试射频信号。

因此，例如，在图4所示的示例中，寄生源可以是电缆44，其将解调器24连接到机动车辆的人机接口10的显示屏11，以上已经参照图1描述了该人机接口10。在这种情况下，解调器24通过控制(步骤102)在显示屏11上显示确定的图像而使得测试射频信号40通过电缆44发射。应注意到，可以特定选择所显示的图像，使得从电缆44发送的测试信号40的频率内容具有良好适合于接收链测试的谐波。在系统设计期间，可以在先前的表征阶段专门设计或选择这样的图案。

至少，将调谐器24连接到显示屏11的电缆44传送33.33MHz的时钟，其(99.99MHz的)谐波3录入调谐器的FM频带且其(199.99MHz的)谐波6落入调谐器的DAB频带。通过调谐器检测这些谐波的电平，可以自动验证接收链的不同部件的正确安装，不用于当前技术的自测试地，其中包括天线21。

或者，调谐器可以在屏幕启动之前和之后执行接收射频信号的接收性能测定。通过在屏幕启动期间观察测试信号40的谐波的电平的影响，调谐器能够验证整个无线电链(天线21、放大器22和电缆23)提供期望的性能。这里涉及的性能可以是针对FM谐波的接收信号电平测定(或SSI，代指英文“信号强度指示器(Signal Strength Indicator)”)，或者针对DAB调谐器的误码率(或BER，代指英文“误码率(Bit Error Rate)”)。

本领域技术人员将理解的是，通过车辆执行的预先表征允许根据每个车辆特有的需要和约束来限定接受的阈值水平。

在其他实施示例中，包含寄生源的机动车辆的设备可以是车辆的标准电气设备。实际上，任何电气设备都会产生电磁干扰，该电磁干扰可能构成用于接收链的测试射频信号。

参照图6，这种电气设备可以是例如第三高位制动灯51或后视摄像机52。这些示例的优点在于它们是设置在靠近接收天线21的车辆50后部处的设备，接收天线21通常设置在后窗的窗玻璃中，或者设置在车辆的后侧板的侧窗玻璃中。然后，调谐器24在控制相应设备的运行时通过这种寄生源发射测试射频信号40。显然，本发明并不局限于这些示例，并且车辆50的许多其他标准电气设备可以用作测试射频信号的源，具体根据待测试射频接收链的接收天线21的定位。仅因为天线通常设置在车辆后部的窗户上，其要么是除了加热元件之外的后窗的窗玻璃，要么是车身后侧板的侧窗玻璃中的一个，所以未给出以上示例。

在可能的实施例中，已经在本详细描述和附图中描述和说明了本发明。然而，本发明不限于所呈现的实施例。通过阅读本说明书和附图，本领域技术人员可以推导和实现其他变型和实施例。

特别地，本发明不限于机动车辆的汽车收音机的接收链的自测试，而是涉及例如Wi-Fi、GPS、2G/3G/4G等的任意无线电接收链。

在权利要求中，术语“包含”或“包括”不排除其他元件或其他步骤。可以使用单个处理器或若干其他单元来实现本发明。可以有利地组合呈现和/或要求的各种特征。它们在描述中或在不同的从属权利要求中的存在不排除这种可能性。附图标记不能被理解为限制本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆(50)的射频接收链自测试的方法，所述射频接收链包括接收天线(21)、接着是接收放大器(22)、以及通过射频电缆(23)联接到所述接收放大器(22)的解调器(24)，所述方法包括：

-在所述解调器的控制下激活(102)射频源以发射测试射频信号，所述测试射频信号具有各个基本已知电平的一个或多个的谐波，所述谐波在调谐器的工作频带中，所述接收天线能够接收所述测试射频信号；

-在所述射频接收链对无线电接收的影响、由所述接收天线接收并由所述接收链传导(103)到所述解调器的谐波的基础上，由所述解调器确定(104)所述解调器上游的所述射频接收链的无线电性能。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，发射所述测试射频信号的射频源包括所述解调器内部的射频发射器，其适于在所述调谐器的工作频带中产生一个或多个谐波。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述射频发射器包括振荡器，所述振荡器产生射频信号，所述射频信号具有给定频率的主谐波和频率为所述主谐波的频率的倍数的次谐波。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述射频发射器还包括扩频装置，用于扩展由所述振荡器产生的射频信号的频谱。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，发射所述测试射频信号的射频源是所述调谐器可控的所述机动车辆设备内的寄生源，其适于产生具有一个或多个谐波的所述测试射频信号。所述谐波在所述调谐器的工作频段中。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述寄生源是将解调器连接到所述机动车辆的人机接口(10)的显示屏(11)的电缆(44)，并且在所述电缆中所述解调器通过控制在所述显示屏上显示确定的图像而使得通过所述电缆发射所述测试射频信号。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，包含所述寄生源的所述机动车辆的设备是如第三高位制动灯(51)或后视摄像机(52)的电气设备，其设置在所述接收天线附近的所述车辆的后部处，所述接收天线设置在所述机动车辆的后窗中或设置在后侧板的侧窗玻璃中，并且，所述解调器通过控制所述设备运行而使得所述寄生源发射所述测试射频信号。

8.一种计算机程序产品，其包括指令，当所述程序由计算机运行时，所述指令使所述计算机实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法的所有步骤。

9.一种射频解调器，其包括用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法的装置。

10.一种机动车辆，其包括射频接收链，所述射频接收链具有根据权利要求9所述的射频解调器。

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